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在神经退行性疾病中，Tau 蛋白异常积累与神经元死亡密切相关，是阿尔茨海默病（AD）等疾病的重要病理特征。为筛选 tau 相关神经退行性疾病治疗药物，研究人员构建人细胞模型。结果显示，该模型可在两周内诱导 tau 聚集依赖的神经元死亡，并验证了已知 tau 靶向化合物的神经保护作用，为药物筛选提供平台。
在神秘的大脑世界里，一场无声的 “战争” 正在悄然上演。神经退行性疾病，如阿尔茨海默病（AD），正严重威胁着人们的健康。其中，Tau 蛋白就像一个 “叛变” 的士兵，它本是维持神经元微 tubule 稳定的重要蛋白，可在病理状态下却 “倒戈相向”，异常聚集形成神经丝缠结（NFTs），与神经元的死亡紧密相连。这一过程不仅是 AD 的标志性病理特征，还和额颞叶痴呆（FTLD）、进行性核上性麻痹（PSP）等多种疾病相关。
目前，虽然 Tau 积累已成为 AD 治疗的关键靶点，但由于人和小鼠神经元细胞对 Tau 的反应存在差异，急需建立一个人类细胞平台来快速筛选相关治疗药物。可在人类模型中诱导快速、tau 依赖的神经元死亡却困难重重，已有的细胞模型要么需要长时间培养，要么难以同时展示 tau 聚集和细胞死亡。在这样的背景下，来自国外的研究人员开启了探索之旅，他们的研究成果发表在《Aging Brain》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，利用基因编辑技术对 FF - 1 人诱导多能干细胞（iPSC）系的 MAPT 基因进行编辑，构建 FF - 1_N - GFP - tau 细胞系。之后，通过转染多种载体和慢病毒，诱导 iPSC 分化为神经元。同时，采用慢病毒介导的 tau 过表达技术，并结合 CellTiter - Glo 发光细胞活力测定、免疫荧光、非还原 SDS - PAGE 等实验方法，来研究 tau 过表达对神经元的影响 。
下面来看具体的研究结果：
- Tau 过表达诱导 iPSC 衍生神经元死亡：研究人员用携带 tau 表达构建体的慢病毒处理神经元，发现 tau 过表达以慢病毒感染复数（MOI）依赖的方式显著降低细胞活力，且这种影响随时间加剧。通过 RNA 干扰（RNAi）敲低 tau 表达，能改善神经元活力，证实 tau 过表达以 tau 蛋白依赖的方式诱导细胞死亡。此外，tau 过表达还增加了磷酸化 tau 水平，减少了神经突标记物 βIII 微管蛋白和 MAP2 染色的神经突，影响神经元结构。不同 tau 异构体和突变体过表达均降低细胞活力，但增强 tau 聚集并未增加毒性。
- Tau 过表达诱导 iPSC 衍生神经元 tau 聚集：通过非还原 SDS - PAGE 分析，发现过表达不同 tau 蛋白（WT（1N4R）、WT（0N3R）、A152T（1N4R）、P301S（1N4R））的神经元均出现 tau 寡聚体和更大聚集 tau 的信号，表明 tau 过表达可诱导 tau 聚集。免疫荧光分析也证实，过表达 1N4R tau 的神经元中存在 tau 聚集，且 tau 聚集物主要定位于神经突。
- PHF6 结构域缺失改善 tau 聚集和细胞死亡：构建编码缺失 PHF6 结构域（ΔPHF6）tau 的慢病毒载体，免疫荧光分析显示，过表达 ΔPHF6 tau 的神经元中 tau 寡聚体形成减少，且细胞活力高于过表达 WT tau 的神经元，说明 PHF6 结构域参与 tau 寡聚体形成，其缺失可减轻细胞死亡。
- 异丙肾上腺素和埃坡霉素 D 抑制 tau 过表达诱导的神经元细胞死亡：研究人员评估了 tau 聚集抑制剂异丙肾上腺素和间接 tau 聚集抑制剂埃坡霉素 D（EpoD）对神经元活力的影响。结果显示，异丙肾上腺素在高剂量（3 和 10 μM）时增加神经元存活率，EpoD 在 0.3、1 和 3 nM 时增加神经元活力，表明该细胞模型可用于评估化合物对 tau 过表达诱导细胞死亡的保护作用。
综合研究结论和讨论部分，此次研究意义重大。研究人员成功建立了一个可在两周内诱导 tau 聚集依赖的神经元死亡的人类细胞模型，该模型能有效模拟野生型 tau 的毒性，为 tau 相关神经退行性疾病的药物筛选提供了一个高效平台。同时，研究还发现 PHF6 结构域在 tau 聚集和细胞死亡中的关键作用，加深了对 tau 病理机制的理解。不过，研究也存在一些局限，如未明确哪种 tau 聚集体与神经毒性相关，以及 tau 聚集诱导神经元死亡的具体机制，也未探究相关细胞内蛋白稳态通路。未来，进一步深入研究这些方面，将有助于更全面地揭示神经退行性疾病中神经元死亡的机制，为开发更有效的治疗方法奠定基础。
